在我国,氮排放污染及饲料蛋白质资源紧缺严重制约着养猪业的发展;而低蛋白日粮的应用是一种有效的解决办法。研究表明,适当地降低日粮粗蛋白水平（在NRC推荐的标准基础上降幅≤4%）并平衡必需氨基酸,可以在不影响猪生长性能的前提下积极地调节肠道微生态及肠道屏障功能。但是,过度地降低日粮的粗蛋白水平（降幅＞4%）,即使日粮平衡了必需和非必需氨基酸,也会对猪的生长性能、代谢和肠道健康造成不利影响。有研究者认为这种不利的影响可能是极低蛋白日粮中过度缺乏肽引起的;因为蛋白质的作用不仅是提供氨基酸营养,其释放的肽还具有其它多种生理调节功能。因此,我们假设在极低蛋白日粮中,肽的添加能够改善猪的代谢及肠道健康。为了验证这个假设,以酪蛋白酶解物作为肽的来源,我们开展了第一批猪的饲养试验:选取21头杜长大阉割公猪（初始体重19.9±1.0kg;63±1日龄）,随机分成三组（n=7）,分别饲喂粗蛋白水平16%的对照（CON）日粮,粗蛋白水平13%的低蛋白日粮并添加氨基酸（LPA）或酪蛋白酶解物（LPC）。试验期28天。对于生长猪而言,对照组中16%的粗蛋白水平属于低蛋白水平（NRC（2012）推荐的标准为18%）。因此,LPA和LPC日粮中13%的粗蛋白水平属于极低蛋白水平。该试验的目的是衡量与氨基酸的添加相比,极低蛋白日粮添加酪蛋白酶解物对猪代谢和肠道健康的影响。具体试验内容和结果如下:1低蛋白日粮添加氨基酸或酪蛋白酶解物对猪机体代谢的影响通过饲养试验我们发现,与CON和LPA日粮相比,LPC日粮显著增加了猪的平均日增重（ADG）。动物的生长性能依赖于机体的代谢。因此,本章首先研究了两种低蛋白日粮对机体代谢的影响。猪在饲养的第29天被屠宰。屠宰前取血清,屠宰后取肝脏和背脂,用于测定代谢指标。血液代谢网络分析的结果显示,代表合成代谢的磷酸戊糖途径代谢通量在LPC组较LPA组增加（P＜0.05）,代表脂质分解代谢的酮体代谢通量在LPC组较CON和LPA组降低（P＜0.05）。与CON和LPA日粮相比,LPC日粮增加了血清中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的含量（P＜0.05）,并降低了丙酮酸脱氢酶复合物的含量（P＜0.05）。在肝脏和背脂中,与CON日粮相比,LPA日粮上调了催化脂质分解代谢的肉碱棕榈酰转移酶的基因表达,而LPC日粮下调了该酶的基因表达（P＜0.05）。此外,LPC日粮还下调了背脂中催化脂肪动员的激素敏感性脂肪酶的基因表达（P＜0.05）。以上结果表明,与LPA日粮相比,LPC日粮降低了机体的脂质分解代谢,这可能促进了猪生长性能的提高。2低蛋白日粮添加氨基酸或酪蛋白酶解物对猪小肠屏障、微生物及黏膜免疫的影响通过试验,我们发现LPC日粮提高了猪的生长性能。那么,LPC日粮是否也会积极地影响猪的肠道健康呢?本章旨在研究与LPA日粮相比,LPC日粮对猪小肠屏障、微生物及黏膜免疫的影响。取小肠（十二指肠、空肠及回肠）组织,用于测定屏障和免疫因子;取小肠食糜用于测定肠道细菌。结果显示,与CON日粮相比,LPA日粮降低了空肠紧密连接ZO-1和claudin-1的基因表达水平及干细胞增生因子Lgr-5的蛋白表达水平（P＜0.05）;而LPC日粮增加了空肠occludin和ZO-1的基因表达水平及Lgr-5的蛋白表达水平,并增加了回肠黏蛋白-2的蛋白表达水平（P＜0.05）。与CON日粮相比,LPA日粮减少了回肠Lactobacillus的数量（P＜0.05）;而LPC日粮增加了回肠Lactobacillus的数量并减少了Escherichia coli的数量（P＜0.05）。CON日粮相比,LPA日粮增加了回肠促炎性的白细胞介素-6（IL-6）和IL-22的蛋白表达水平（P＜0.05）;而LPC日粮降低了回肠促炎的IL-1β、IL-17A和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的蛋白表达水平（P＜0.05）。以上结果表明,与LPA日粮相比,LPC日粮积极地影响了小肠健康。3低蛋白日粮添加氨基酸或酪蛋白酶解物对猪结肠微生物及黏膜免疫的影响LPC日粮积极地影响了猪的小肠健康。与小肠相比较,结肠具有更强的微生物对蛋白发酵的活性;且结肠黏膜是宿主免疫与肠道菌群接触的最主要位置。因此,本章旨在研究相对于LPA日粮,LPC日粮对结肠微生物及黏膜免疫的影响。取近端结肠黏膜用于测定屏障和免疫因子;取食糜,利用测序技术测定微生物的组成,并测定微生物代谢产物。结果显示,与CON日粮相比,LPA和LPC日粮都降低了Streptococcus和Escherichia coli 的相对丰度;且 LPC 日粮还降低了Escherichia 和 Proteobacteria 的丰度,并增加了Lactobacillus reuteri的丰度（P＜0.05）。LPA和LPC日粮都减少了氨氮和尸胺的浓度;且LPC日粮还减少了腐胺和酚的浓度,并增加了总短链脂肪酸的浓度（P＜0.05）。与CON日粮相比,LPA和LPC日粮都降低了Toll样受体4（TLR4）-核转录因子κB（NF-κB）、IL-1β及TNF-α的蛋白表达水平;且LPC日粮还增加了G-蛋白偶联受体-43（GPR43）、IL-4、转录生长因子-β（TGF-β）和免疫球蛋白A（IgA）的蛋白表达水平（P＜0.05）。以上结果表明,与LPA日粮相比,LPC日粮积极地影响了结肠健康。通过前三章的试验研究,我们发现在饲喂极低蛋白日粮时,酪蛋白酶解物的添加提高了生长猪的生长性能,并改善了机体的代谢和肠道健康。然而,他人的研究表明,与粗蛋白水平17%和15%的日粮相比,粗蛋白水平13%的极低蛋白日粮添加完整酪蛋白却消极地影响了生长猪的生长性能、代谢、免疫和肠道健康。为了对比极低蛋白日粮添加完整酪蛋白和酪蛋白酶解物两种日粮对猪生理功能的差异影响,并了解其潜在的机制,我们开展了第二批猪的饲养试验:选取16头杜长大阉割公猪（初始体重19.09±0.61 kg;63 ±2日龄）,分成两组（n=8）,分别饲喂粗蛋白水平13%的低蛋白日粮并添加完整酪蛋白（LIC）或酪蛋白酶解物（LCH）。试验期28天。试验内容和结果如下:4低蛋白日粮添加完整酪蛋白或酪蛋白酶解物对猪生长性能、代谢及免疫的差异影响本章首先对比了 LIC和LCH两种日粮对猪生长性能、代谢和免疫的差异影响。在饲养试验的开始和结束时称重。猪在饲养的第29天被屠宰。屠宰前取血清,用于测定代谢和免疫因子;屠宰后取肝脏,用于测定代谢因子。结果显示,与LIC日粮相比,LCH日粮提高了猪的ADG（P＜0.05）。血液代谢网络分析的结果显示,与LIC日粮相比,LCH日粮增加了代表合成代谢的磷酸戊糖途径代谢通量,并降低了代表分解代谢的乳酸代谢途径通量（P＜0.05）。与LIC日粮相比,LCH日粮增加了血清中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的含量,并降低了丙酮酸激酶的含量（P＜0.05）。肝脏代谢组分析的结果表明,两组间差异的代谢物集中在糖代谢;与LIC日粮相比,LCH日粮增加了葡萄糖、半乳糖和木糖醇的含量,并降低了丙酮酸的含量（P＜0.05）。此外,LCH日粮下调了肝脏中催化糖酵解途径的丙酮酸激酶和柠檬酸合酶的基因表达,并上调了催化糖异生途径的磷酸丙酮羧化激酶和丙酮酸羧化酶的基因表达（P＜0.05）。免疫反应方面,与LIC日粮相比,LCH日粮降低了血清中IgE和促炎细胞因子IL-6、IL-22和IL-17A的浓度（P＜0.05）。以上结果表明,与LIC日粮相比,LCH日粮增加了机体的合成代谢,降低了分解代谢,同时降低了机体的免疫反应。5低蛋白日粮添加完整酪蛋白或酪蛋白酶解物对猪肠道消化吸收及屏障发育的差异影响在上一章中我们发现,两种日粮差异影响了糖代谢和免疫反应。肠道对碳水化合物的消化吸收显著影响机体的糖代谢。肠道屏障功能的发育显著影响机体的免疫反应。因此,本章旨在进一步研究LIC和LCH两种日粮对肠道碳水化合物消化吸收及屏障发育的差异影响。取肠道组织用于测定碳水化合物消化吸收和屏障功能相关的因子;取回肠食糜用以代谢组学分析。结果显示,与LIC日粮相比,LCH日粮上调了回肠蔗糖酶、麦芽糖酶及葡萄糖吸收载体SGLT-1的基因表达（P＜0.05）。回肠食糜代谢组分析发现,两组间的差异代谢物主要集中在碳水化合物代谢。其中,蔗糖、葡萄糖和麦芽糖的含量在LCH组升高（P＜0.05）。与LIC日粮相比,LCH日粮上调了空肠occludin和ZO-1、回肠黏蛋白-2及结肠黏蛋白-2的基因表达（P＜0.05）。以上结果表明,相对于LIC日粮,LCH日粮促进了肠道对碳水化合物的消化吸收及肠道屏障的发育。这些肠道功能的变化可能介导了两种日粮对机体代谢和免疫的差异影响。6低蛋白日粮添加完整酪蛋白或酪蛋白酶解物对猪肠道微生物的差异影响肠道微生物能够显著地影响动物的生长发育和肠道健康。肠道微生物在日粮调节宿主生理的过程中起着重要的“桥梁”作用。因此,本章旨在对比LIC和LCH两种日粮对肠道微生物的差异影响,探索日粮影响宿主生理功能在微生物层面的机制。取肠道（十二指肠、空肠、回肠和结肠）食糜用于细菌DNA的提取及高通量测序。结果显示,与LIC日粮相比,LCH日粮增加了回肠和结肠细菌的多样性（P＜0.05）。β-多样性分析指出,两组间微生物组成的差异主要发生在空肠和回肠。与LIC日粮相比,LCH日粮显著增加了空肠Firmicutes和Actinobacteria的相对丰度,并降低了空肠Proteobacteria的相对丰度;增加了回肠Bacteroidetes的相对丰度。有趣的是,LCH日粮增加了全肠道Lactobacillus的相对丰度。PICRUSt功能预测的结果显示,与碳水化合物和氨基酸代谢相关的通路分别在LCH组富集和减少。以上结果表明,与LIC日粮相比,LCH日粮积极地影响了肠道菌群的组成。其中,空肠和回肠是主要的响应位点,Lactobacillus是主要的响应菌属。这些微生物组成和代谢功能的变化可能介导了两种日粮对肠道碳水化合物消化吸收及屏障功能发育的差异影响。综合以上研究结果,我们发现,在猪饲喂极低蛋白日粮时,添加一定量的肽,而非只添加氨基酸或完整蛋白质,对于维持或提高生长猪的生长性能并改善机体的代谢、免疫和肠道健康具有重要意义。